Ola Nashed Kabalan * Fabrication additive en terre crue – du matériau à l’architecture
9 décembre 2025 thèse GSA - ED ISMME
Mardi 9 décembre 2025
10h00
École d’architecture Paris-Malaquais – PSL
14 rue Bonaparte – Paris VIe
Amphithéâtre d’Honneur, École des Beaux-Arts, 14 Rue Bonaparte, 75006 Paris
Entrée libre dans la limite des places disponibles
Laboratoire de recherche : GSA – Ecole d’architecture Paris-Malaquais – PSL
École doctorale : Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique (ISMME), École des Mines Paris–PSL, Université PSL
Directeur de thèse : Robert Le Roy (GSA, ENSA Paris-Malaquais – PSL)
Co-encadrant : Thierry Ciblac (GSA, ENSA Paris-Malaquais – PSL)
Co-encadrante : Sandrine Marceau (Université Gustave Eiffel)
COMPOSITION DU JURY :
- Céline PERLOT BASCOULÈS (ISA BTP), Rapportrice
- Guillaume HABERT (ETH Zürich), Rapporteur
- Myriam DUC (Université Gustave Eiffel), Examinatrice
- Emmanuel KEITA (Université Gustave Eiffel), Examinateur
- Stéphane BERTHIER (ENSA Versailles), Examinateur
- Pierre- Alexandre COT (INGEROP), invité
RÉSUMÉ DE LA THÈSE :
Cette thèse s’intéresse au potentiel de la fabrication additive en architecture comme réponse à la demande croissante de solutions constructives sobres, innovantes et durables. Nous cherchons comment cette méthode de mise en œuvre, qui associe technologies numériques de pointe et matériau ancestral local, peut ouvrir la voie à de nouvelles pratiques architecturales. Après une première exploration consacrée aux propriétés rhéologiques requises pour l’impression 3D, les propriétés d’usage sont examinées et améliorées, telles que la résistance à la fissuration, les résistances mécaniques, et la durabilité face aux agents climatiques. Dans cette perspective, des méthodes de renforcement par différentes adjuvantations ont été testées. En particulier le renforcement du matériau par de la cellulose bactérienne et la gomme de xanthane a été étudié en profondeur. Les propriétés constructives et le potentiel architectural sont abordés quant à eux sous l’angle de la durabilité vis-à-vis de l’érosion.
La première partie, consacrée à l’état de l’art, présente les problématiques de recherche ainsi que la méthodologie générale adoptée.
Dans la deuxième partie nous sous s’intéressons à l’étude des caractéristiques physico-mécaniques de la terre crue renforcée par des biopolymères d’origine bactérienne. Elle débute par la caractérisation des matériaux utilisés, la formulation des mélanges à étudier et la description des méthodes d’évaluation mises en œuvre (chapitre 2). Elle se poursuit par une analyse des propriétés physico-chimiques des biopolymères produits en laboratoire (chapitre 3), avant d’examiner leur interaction avec les matériaux à base d’argile à travers trois propriétés : la rhéologie, le retrait et la fissuration. Enfin, les performances mécaniques en compression et en flexion sont mesurées (chapitre 4). Ces travaux ont permis d’évaluer l’apport spécifique des biopolymères et de quantifier leur influence sur les propriétés de différents matériaux à base d’argile.
La troisième partie s’intéresse à la durabilité multi-échelle du matériau et des morphologies générées par fabrication additive. A cette fin, des essais d’érosion accélérée ont été réalisés afin d’identifier et d’analyser les mécanismes d’érosion induits par l’eau (chapitre 5). L’étude de l’effet du ruissellement a conduit quant à elle la mise au point d’un protocole expérimental spécifique en laboratoire, permettant l’évaluation conjointe du matériau et de la morphologie des surfaces imprimées. Cet essai permet d’établir un lien entre les paramètres de conception et la résistance à l’érosion, en considérant la composition des matériaux et les paramètres liés à l’enveloppe. Ces essais ont conduit à isoler certains facteurs d’érosivité et à mettre en évidence les effets de la vitesse d’écoulement et de l’épaisseur du film d’eau sur le phénomène. Enfin, le dernier chapitre présente des expérimentations menées à l’échelle architecturale dans des conditions réelles, afin d’évaluer la pertinence et les limites de cette approche constructive (chapitre 6). Cette étape a ouvert la voie à plusieurs pistes d’optimisation de la conception. Parmi celles-ci, le développement d’une modélisation permettant d’identifier les zones les plus exposées aux sollicitations climatiques (pluie battante et ruissellement) a permis de proposer des recommandations de conception et de construction mieux adaptées à la durabilité des enveloppes en terre crue imprimée.
Mots-clés : Fabrication additive, Terre crue, Biopolymères bactériens, Durabilité, Performances mécaniques, Echelle 1
